近日，西北工业大学马越教授课题组提出了一种直接涂敷在Si@C负极(1000 mAh g-1)上的疏水、应力缓冲的预锂化层。封装于疏水性聚偏二乙烯-共六氟丙烯层(PVDF-HFP)内的深度理化合金相Li22Si5@C颗粒为正极不可逆锂损耗提供了充足的锂源。通过对Li22Si5@C/PVDF-HFP界面层精确的厚度控制，使Si@C负极(4.5 mAh cm-2)的首周库伦效率(ICE)从77.3%大幅提高到接近单位值，同时2 Ah软包电池(与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极，48.4 mg cm-2双面涂敷)实现高能量密度(371 Wh kg-1)，极限功率密度2450 W kg-1以及稳定的循环性能(1000圈83.8%容量保持率)。此外，这种界面层预锂化策略不仅为高容量负极提供了通用的应力耗散模型，而且能够与具有极端湿度适应性的工业电池制备相匹配(如长时间暴露在空气中，相对湿度高达60%)。该文章以“Unleashing the Potential of High-Capacity Anodes through an Interfacial Prelithiation Strategy”为题发表在国际期刊ACS Nano上。西北工业大学材料学院马越教授为通讯作者。第一作者是材料学院博士生王鹤林。
总之，我们提出了一种疏水的界面层预锂化策略，通过将深度锂化合金与疏水聚偏乙烯-共六氟丙烯混合(Li22Si5@C/PVDF-HFP)涂敷于高容量硅基负极上。这种策略不仅可以扩展到各种高容量负极体系(SiOx@C，硬碳)，而且还与工业卷对卷电极制备工艺相兼容。通调整预锂层的厚度，Si@C电极(4.5 mAh cm-2)的首周库仑效率显著提高，并且具有极高的疏水性(相对湿度60%)。将Pre-Si@C负极与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极匹配后，2 Ah软包电池实现了~ 371 Wh kg-1的能量密度，2450 W kg-1的极限功率密度以及循环1000次的容量保持率83.8%。此外，电极上的锂化梯度构筑了一个能量耗散模型，以保持电极的完整性。这种界面预锂化策略不仅为高密度锂电池中硅基负极的可行性应用提供了一种研究方法，而且为超越锂离子电池技术的预钠化和预钾化技术提供了有见地的指导。
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Wang, H.; Shao, A.; Pan, R.; Tian, W.; Zhang, M.; Bai, M.; Wang, Z.; Liu, F.; Liu, T.; Tang, X.; Li, S.; Ma, Y. Unleashing the Potential of High-Capacity Anodes through an Interfacial Prelithiation Strategy. ACS Nano, 2023.论文链接: https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07869
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